[发明专利]具有集成电子测量电路的复合部件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种复合部件(夹心式或单片式)，包括集成有电子测量电路(2)的刚性外表面(10)，该电子测量电路(2)包括连接到线圈(22)的压电换能器(21)以及连接到与该线圈(22)相对的线圈(24)的电子控制电路(23)。本发明的特征在于，线圈(22)印刷在直接印刷在刚性外表面(10)上的绝缘层(25)上，线圈(24)印刷在覆盖线圈(22)和换能器(21)的绝缘层(26)上，导电轨道(27、28)印刷在绝缘层上，该绝缘层印刷在与其连接的线圈(24)的至少一部分上，电子控制电路(23)附接到刚性外表面(10)并连接到轨道(27、28)。

技术领域

本发明涉及一种包括刚性外表面、并在该刚性外表面上集成有电子测量电路的复合部件(单片式或夹心式)，以及制造该部件的方法。

本发明的一个应用领域涉及在航空领域中使用的结构，例如，飞机机舱的各个部分。

背景技术

为了跟踪航空结构的健康状态的发展，期望使用诊断结构状况的系统，也称为结构健康监测(Structural Health Monitoring，SHM)系统，该系统能够在结构的整个生命周期中跟踪该结构的健康状态。这可以通过检测、定位和表征由于环境操作应力(温度、机械应力或其他原因)或异物造成的碰撞(碎屑、鸟类撞击或其他原因)而造成的故障来实现。

诊断系统包括一组换能器(温度传感器、力传感器、形变传感器或其他传感器)、控制电子设备和处理单元。处理单元与人机界面相关联，允许操作员调查故障。

诊断系统可以全部或部分地安装在结构上，这取决于多个因素(温度、重量、自主性……)，但至少传感器要安装在待测量的结构上。

在用于检测金属结构和复合材料结构中的故障的传感器/换能器技术中，最常用的是压电换能器，例如钛酸锆钛酸铅(Titano-Zirconate de Plomb，PZT)类型。后者可以用于发射模式(生成在结构中传播的导波)，也可以用于接收模式(收听传播的波)。通过用预定义的电信号激励换能器，换能器将该电信号转换为机械导波。该波在结构中传播。一旦出现故障，该波将被反射并被位于结构上或结构内的一个或多个其他换能器检测到。接收到反射波后，换能器将波转换为电信号。然后将由不同的换能器转换的电信号发送到处理单元，以检测、定位和表征故障的存在。

诊断系统有利于优化设备维护。然而，这导致在待测量的结构的重量(电缆的重量、电缆附件的重量、连接硬件的重量)上增加了不可忽略的质量。另一个困难在于将换能器集成在复合结构中。识别了一些问题，例如电缆穿过碳层(造成故障的原因)、电缆的尺寸和导管的尺寸(造成材料中多余厚度的产生)。

维护干预过程中的一个困难包括：断开诊断系统的布线连接以修复故障，然后在修复故障后重新布线连接诊断系统，以便继续跟踪设备的健康状态。这种限制导致时间和维护成本的增加。

发明内容

本发明旨在获得一种用于将元件集成在复合部件中的方案，该方案允许减轻诊断系统的电缆的重量并且将换能器集成在部件中，同时消除换能器的布线连接会穿过结构的相关问题。

为此，本发明的第一主题是一种复合部件，该复合部件包括集成有电子测量电路的刚性外表面；

该电子测量电路包括：

-连接到第一线圈的至少一个压电换能器；

-连接到面向第一线圈的第二线圈的电子控制电路；

其特征在于：

第一线圈印刷在直接印刷在刚性外表面上的至少一个第一电绝缘层上；

第二线圈印刷在覆盖第一线圈和压电换能器的至少一个第三电绝缘层上；